专题23 机械能及其转化（易）2023-2024学年初中物理中考专项复习

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知识梳理
1、动能和势能的转化
（1）动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。
（2）动能和弹性势能之间可以相互转化。动能和弹性势能之间的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能。
2、机械能守恒条件
（1）如果只有动能和势能的相互转化，机械能是守恒的。
（2）做功角度
①只有重力或弹力做功；②其它力不做功或其它力做功之和为零。
能量角度
①只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；②只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。
1.如图所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d。下列分析中正确的是 ( )
A. 在b、d两点的动能相等B. 在a、d两点的机械能相等
C. 从b到c的过程中，机械能减少D. 从c到d的过程中，重力势能减少
2.跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，有关跳板跳水过程中能量变化的说法正确的是( )
A. 运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性势能减小
B. 运动员被跳板向上弹起的过程中，重力势能减小
C. 运动员离开跳板向上运动的过程中，动能减小
D. 运动员从最高点下落的过程中，机械能增大
3.如图所示，掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。下列说法正确的是( )
A. 弹性小球反复跳起落下过程中，小球机械能总量保持不变
B. 小球越跳越低，说明小球的一部分机械转化为其它形式的能量
C. 小球越跳越低，说明能量不可能是守恒的
D. 小球越跳越低，最终会停止跳动，说明小球的机械能凭空消失
4.图所示的是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的是( )
A. 返回舱的动能不变B. 返回舱的重力势能不变
C. 返回舱的机械能不变D. 返回舱所受重力不做功
5.如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能EK随时间t变化的曲线最接近的是( )
A. B.
C. D.
6.牛顿坐在苹果树下深思，一个熟透的苹果掉在地上。关于苹果加速下落的过程，下列分析正确的是( )
A. 重力势能转化为动能，动能增加B. 动能转化为重力势能，动能减小
C. 动能转化为重力势能，重力势能增加D. 无能量的转化，重力势能和动能不变
7.如图甲所示的是人造地球卫星随火箭加速上升的情景;如图乙所示的是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的情景，离地球最近的点叫近地点，最远的点叫远地点。下列说法中正确的是( )
A. 图甲：在加速上升的过程中，人造地球卫星的动能转化为重力势能
B. 图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从远地点向近地点运行时，其机械能减小
C. 图乙：在运行过程中，当人造地球卫星从近地点向远地点运行时，其重力势能增大，速度减小
D. 在甲、乙两图中，人造地球卫星的机械能都不变
8.如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是( )
A. 小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能
B. 小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变
C. 小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功
D. 小球通过M、N两点时的速度大小相等
9.在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，我国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得金牌。如图在谷爱凌加速下落过程中，下列说法中正确的是( )
A. 动能增大，重力势能减小
B. 动能减小，重力势能增大
C. 重力势能转化为动能，机械能增大
D. 无能量转化，重力势能和动能不变
10.如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后______，动能先______后______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
11.如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，使小铁块悬于罐体内。做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的______ ，滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面向上滚动，此时罐子的重力势能会______ (“增大”“不变”或“减小”)。实际实验中金属罐______ (“能”或“不能”)回到斜面上的原释放点。
12.如图所示，A点的高度H大于B点的高度ℎ，让小球从A点由静止开始自由落下，沿光滑轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力)，请先判断小球离开B点后的运动轨迹应该是图中的______ (填“a”、“b”、“c”或“d”)曲线。再结合a、b、c、d四条曲线说明理由。
13.如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在运行过程中机械能______ (选填“守恒”或“不守恒”)，卫星在______ (选填“近地”或“远地”)点动能最大。
14.如图所示，质量为1kg的滑块在倾角为30°的光滑斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时达到最大速度。到d点(图中未画出)开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点。则：
(1)物体在______ 点动能最大。
(2)物体从a到b点，物体的重力势能转化为______ 能；
(3)物体从c到d点，弹簧的______ 能变大；
(4)物体在d点______ (选填“是平衡状态”或“不是平衡状态”)。
15.在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受______ 个力的作用，球的机械能______ (选填“增大”“减小”或“不变”)，在最高点时，球的动能______ (选填“大于”或“等于”)0。
16.如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线上下运动。当滚摆向下运动时，它的动能______ (增加/不变/减小)，重力势能______ (增加/不变/减小)，动能的变化量______ (大于/等于/小于)重力势能的变化量。
17.在金属罐的盖和底各开两个小洞，将铁块用细绳吊在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定(如图甲)。将其放置斜面上A处由静止滚下，到达水平面B后沿水平面最远运动到C点(如图乙)，随即铁罐又能沿CB滚动回去，并滚上斜面，最高可滚到D点(如图丙)。

(1)上述过程中罐子的重力势能在______ 点最大，动能在______ 点最大(均选填“A”“B”“C”“D”)；
(2)当罐子从B往C运动的过程中，动能______ ，重力势能______ ，橡皮筋弹性势能______ ；(均选填“增大”“减小”“不变”)
(3)罐子从C点沿水平面滚回到B点，是因为______ 转化为______ 。(均选填字母序号：E.罐子的动能；F.罐子的重力势能；G.橡皮筋的弹性势能)
18.例在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图甲、乙、丙所示，让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下，钢球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置．
(1)该实验所探究物体的动能是指______(选填“木块”“钢球”或“斜面”)的动能，该实验物体的速度是指钢球从斜面上由静止滚下与木块即将碰撞时的速度，它是通过______(选填“高度”或“质量“)来改变的。
(2)实验通过观察木块被钢球推动______的大小，来判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫______。
(3)比较______两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与速度的关系。
(4)比较甲、丙两图进行的实验，探究的是动能与______的关系，得出的结论是______。由此联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样，______(选填“大客车“或“小轿车”)的限速应该是100km/ℎ。
19.小明利用实验小桌、沙箱、质量不同的重物A、B和C，探究重力势能的大小与哪些因素有关。如图所示，将重物从高处(图中水平虚线处)由静止释放，重物自由下落撞击小桌后立即与小桌一起向下运动。已知各次实验中小桌初始时桌腿陷入沙子中的深度相同，图中所画出的状态是桌腿最终静止在沙子中的位置。观察各次实验中桌腿陷入沙子中的深度情况，便可知物体开始下落时的重力势能大小的关系。已知实验中三个重物的质量关系为mA